Peroksisomer egenskaper, funksjoner, struktur, biogenese

1181
Egbert Haynes
Peroksisomer egenskaper, funksjoner, struktur, biogenese

De peroksisomer, også kjent som mikroorganismer, de er små cellulære organeller, veldig lik lysosomer, som er suspendert i cytosolen til de fleste eukaryote celler.

Akkurat som menneskekroppen har organer som utfører forskjellige funksjoner for å holde den i live, har celler dem også, og de er det vi kaller "organeller" eller "organeller".

Akkurat som hjertet pumper blod til resten av kroppen, brukes nesen og lungene til å puste, magen mottar mat og begynner med fordøyelsen, og hjernen har ansvaret for å koordinere alt (for å gi noen få eksempler). er avgjørende for mange av funksjonene til celler.

Blant noen av de cellulære organellene er peroksisomer, som ble beskrevet i 1960 av Christian René de Duve, den samme forskeren som utviklet subcellulære fraksjoneringsteknikker for å skille de forskjellige cellulære organellene basert på dens tetthet..

de Duve delte i 1974 Nobelprisen i fysiologi og medisin med Albert Claude og George Palade takket være deres arbeid med disse teknikkene og oppdagelsen av peroksisomer.

Navnet på disse organellene stammer fra den interne produksjonen av hydrogenperoksid (HtoELLERto), et biprodukt av oksidasjonsreduksjonsreaksjonene som oppstår i disse og som er potensielt giftige for celler (det kan reagere med mange andre molekyler), så det blir raskt nedbrutt.

I en celle kan det være opptil 500 peroksisomer som "svømmer" i cytosolen, men antallet og størrelsen på disse organellene avhenger ikke bare av hvilken type celle det er snakk om, men av den fysiologiske tilstanden til cellen og miljøet som omgir den. ..

Artikkelindeks

  • 1 Generelle egenskaper ved peroksisomer
  • 2 funksjoner
    • 2.1 - Oksidasjonsreaksjoner
    • 2.2 - Energimetabolisme
    • 2.3 - Biosyntese
  • 3 Struktur
  • 4 Biogenese (opprinnelse)
    • 4.1 Hvem deltar?
  • 5 Peroksisomer i dyreceller
    • 5.1 "sjeldne" funksjoner
    • 5.2 Modifiserte peroksisomer
  • 6 Peroksisomer i planteceller
    • 6.1 - Glyoksylatsyklus
    • 6.2 - Fotorespirasjon
  • 7 Sykdommer i peroksisomene
    • 7.1 Zellwegers syndrom
    • 7.2 Andre relaterte syndromer
  • 8 Referanser

Generelle egenskaper ved peroksisomer

Det er mange egenskaper som peroksisomer har som gjør at de ligner andre cellulære organeller og samtidig veldig forskjellige. Her er en kort liste over noen av de viktigste:

- De er små organeller omgitt av en enkel membran, som skiller dem fra resten av molekylene og organellene i cytosolen..

- Mye av det som er inne, spesielt proteiner og enzymer, syntetiseres i cytosolen til cellen de tilhører ved hjelp av frie ribosomer, som er proteinkomplekser som er i stand til å formidle oversettelsen av messenger RNA (mRNA). Fra kjernen og avledet fra transkripsjonen av et gitt gen.

- De har ikke sitt eget genom, det vil si at det ikke er noe DNA eller maskineriet som er nødvendig for behandlingen (replikering, transkripsjon og oversettelse, for eksempel)..

- Multipliser med divisjon.

- Innvendig kan du finne opptil 50 forskjellige fordøyelsesenzymer og deres sekundære produkter (farlige for celler).

- Deres størrelse og antall kan variere sterkt fra en celle til en annen, ettersom de avhenger av intracellulære forhold (de er induserbare) og typen av celle..

Funksjoner

Skjematisk oversikt over en mikrobecelle som viser et peroksisom (peroksisom), et mitokondrion (mitokondriom) og kjernen (kjernen) (Kilde: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons)

Peroksisomer oppfyller forskjellige funksjoner i en celle, mange av dem relatert til enzymene som er inne i den..

- Oksidative reaksjoner

Mange oksidasjonsreduksjonsreaksjoner forekommer i peroksisomer, dette er utvekslingen av elektroner mellom en forbindelse og en annen, vanligvis katalysert av proteiner med enzymatisk aktivitet (enzymer)..

Disse oksydreduksjonsreaksjonene i peroksisomer produserer ofte hydrogenperoksid (HtoELLERto), en forbindelse som er skadelig for celler.

Imidlertid er det inne i peroksisomene et enzym som kalles katalase, som er ansvarlig for å bryte ned hydrogenperoksid for å danne vann eller bruke det til å oksidere andre forbindelser..

Evnen til å inneholde disse reaksjonene er nært knyttet til de andre funksjonene som disse cellulære organellene utfører, siden metabolsk nedbrytning av mange molekyler innebærer deres oksidasjon..

Uten de oksidative reaksjonene av peroksisomer, kan akkumulering av forbindelser som langkjedede fettsyrer, for eksempel, forårsake betydelig skade på nerveceller i hjernen..

- Energimetabolisme

Peroksisomer er involvert i produksjonen av ATP, som er den viktigste energi "valutaen" til en celle.

En av måtene de gjør dette på er å bryte ned fettsyrer (hva fett og mange lipider er laget av), fordøye etanol (en type alkohol) og aminosyrer ("byggesteinene" som utgjør proteiner) osv..

I dyreceller nedbrytes de fleste fettsyrene i mitokondriene, og en liten del blir bearbeidet i peroksisomene, men i gjær og planter er denne funksjonen praktisk talt eksklusiv for peroksisomer..

- Biosyntese

Peroksisomer fungerer også i produksjonen av molekyler som er en del av cellemembraner. Disse molekylene er kjent som plasmallogener og er en veldig viktig type lipid for hjerneceller (hjerte) celler hos mennesker og andre pattedyr..

Andre lipider syntetisert i peroksisomer og med deltagelse av det endoplasmatiske retikulum (en annen veldig viktig celleorganell) er kolesterol og dolichol, som er avgjørende for cellens funksjon..

Hos mange pattedyr deltar for eksempel peroksisomene i levercellene også i syntesen av gallsyrer, som er avledet fra kolesterol og er svært nødvendige for fordøyelsen av fett som finnes i mat som blir behandlet i magen og deretter i tynntarmen.

Struktur

Peroksisomer er membranøse organeller, men i motsetning til membranene som sees i andre organeller som for eksempel mitokondrier og kloroplaster, har de for eksempel en enkelt membran og ikke et dobbeltmembransystem..

Utseendet er ikke konstant, det vil si at det kan endre seg. Imidlertid er de vanligvis sfæriske organeller som har en gjennomsnittlig diameter på mellom 0,2 og 1 mikrometer, det vil si en milliondel av en meter..

Grunnleggende diagram over strukturen til et peroksisom (Kilde: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) via Wikimedia Commons)

Når disse ikke har en sfærisk form, kan de sees på som små rør i forskjellige størrelser, som er koblet til hverandre (de er helt sikkert peroksisomer i deling).

De har ofte et krystallinsk senter eller en kjerne, som forskere beskriver på denne måten ved hvordan de ser på det under et mikroskop, sannsynligvis som et resultat av den enorme mengden protein inne..

Biogenese (opprinnelse)

Selv om peroksisomer ikke inneholder DNA inni, det vil si at de ikke har sitt eget genom, kan de deles ved spirende eller fisjon.

Denne prosessen avhenger av mengden proteiner og materialer for å bygge nye membraner som de har til rådighet, som er "importert" fra cytosolen..

De som deltar?

Det endoplasmatiske retikulumet er ansvarlig for både syntesen av fosfolipidene som danner peroksisommembranen, og syntesen av noen av dets proteiner, dette gjennom dets assosierte ribosomer.

Ribosomer (faktisk til stede i cytosolen som "frie polyribosomer") er de som oversetter det meste av proteinene. Disse proteinene kan bare komme inn i det indre av peroksisomer hvis de har en spesiell merking eller "merke".

Uten disse merkene kan ikke proteiner gjenkjennes av andre proteiner på peroksisommembranen og kan derfor ikke krysse den..

Så hvis ribosomene som er festet til det grove endoplasmatiske retikulumet (RER) og de som er gratis, i cytosolen "sender" nok materiale til peroksisomene, kan disse deles i to.

Peroksisomer i dyreceller

Dyreceller har mange peroksisomer og lysosomer, lignende organeller som er ansvarlige for "resirkulering" av andre organeller og forskjellige typer molekyler i forskjellige størrelser.

Cellene til noen dyr (men ikke de fra mennesker) har for eksempel peroksisomer som er i stand til å bryte ned urinsyre, som vanligvis er et nitrogenrikt metabolsk avfall, hvis akkumulering i blodet kan ha skadelige effekter..

"Rare" funksjoner

I tillegg til alle funksjonene som er nevnt ovenfor, utfører peroksisomer veldig spesielle funksjoner hos noen dyr. Fireflies og andre insekter, for eksempel, bruker et enzym i peroksisomene i cellene sine for å finne venner og, i noen tilfeller, for å finne maten..

Dette enzymet er kjent som luciferase. Luciferase hjelper menn med å produsere en lys "flash" av lys, som kan være grønt eller gult, for å tiltrekke kvinner av samme art..

Varigheten av hver blits og intervallet de vises i er spesifikk for hver art, slik at kvinner kan skille menn i mørket om natten. Hos visse arter produserer hunnen også et blits, og hos andre avgir hun et lys som tiltrekker hannen til å spise det..

Modifiserte peroksisomer

Akkurat som planter har glyoksysomer, som er en type peroksisom som er spesialisert i en spesifikk metabolsk vei, har noen dyreceller modifiserte peroksisomer.

Kinetoplastider, en gruppe parasitter som forårsaker forskjellige sykdommer hos mennesker og andre dyr, har en type "modifisert peroksisom" kjent som et glykosom..

Glykosomer får dette navnet fordi de inneholder enzymene som er nødvendige for prosessering av glukose (glykolytiske enzymer), så vel som andre enzymer som deltar i andre metabolske veier for å skaffe energi..

Peroksisomer i planteceller

Planteceller inneholder også peroksisomer, og disse har svært viktige funksjoner for plantens funksjon, i tillegg til funksjoner som deles med peroksisomer av andre celletyper.

- Glykoksylatsyklus

I frø er for eksempel peroksisomene i cellene ansvarlige for å konvertere lagret fett til karbohydrater, som er råmaterialet som er nødvendig for utvikling av frøplanten som vil spire..

Prosessen der planteperoksisomer utfører denne funksjonen er kjent som glyoksylatsyklusen, som regnes som en variant av Krebs-syklusen, og det er derfor noen tekster refererer til disse peroksisomene som glyoksysomer..

- Fotorespirasjon

I planter er disse organellene også involvert i en prosess kjent som fotorespirasjon, som består av en metabolsk bane "i motsetning til" fotosyntese, siden oksygen ikke produseres, men heller konsumeres, og karbondioksid frigjøres uten å få ATP.

Til tross for det ovennevnte er denne prosessen også kjent som "karbonutvinning", siden peroksisomer mottar fra kloroplaster (en annen organell av planteceller) en kjemisk forbindelse kalt glykolat, som de omdanner til en annen forbindelse kalt glycin (en aminosyre).

Glysinet som produseres i planteperoksisomer transporteres til mitokondriene (organellen der respirasjon og syntesen av store mengder ATP forekommer). I mitokondriene omdannes denne glysinen til serin, en annen aminosyre, som returneres til peroksisomet..

Serine, en gang i peroksisomet, omdannes til glyserat, og derfra sendes det til kloroplasten igjen. All denne prosessen fører ikke til produksjon av energi, men til bruk av karbonatomer som er festet til glykolatet.

Peroksisome sykdommer

Det er forskjellige typer "lidelser" relatert til peroksisomer. Generelt har disse lidelsene å gjøre med mutasjoner i genene som er involvert i biogenesen til disse organellene, eller til og med i de genene som koder for enzymene eller transportproteinene disse.

Siden de har en genetisk komponent, er disse lidelsene vanligvis medfødte (de arves fra foreldre til barn) som kan ha moderate eller alvorlige konsekvenser, avhengig av tilfelle..

Zellwegers syndrom

Dette syndromet, selv om det er sjeldent, inkluderer noen av de mest alvorlige tilstandene. Det er preget av fullstendig fravær eller av en betydelig reduksjon i antall kromosomer i kroppens celler.

De genetiske mutasjonene som forårsaker dette syndromet forårsaker også akkumulering av forbindelser som er rike på grunnstoffer som jern og kobber, og av svært langkjedede fettsyrer i blodet og andre vev som lever, hjerne og nyrer..

Hva er konsekvensene?

Små barn som er rammet av dette syndromet, blir vanligvis født med ansiktsdeformasjoner og noen intellektuelle funksjonshemninger. De kan lide av syns- og hørselsproblemer, så vel som gastrointestinale og leverproblemer, så de lever vanligvis ikke mer enn et år.

Andre relaterte syndromer

Det er andre sykdommer relatert til peroksisomfeil. Disse inkluderer neonatal adrenoleukodystrofi (NALD). Neonatal adrenoleukodystrofi) og barndomsrepsumsykdom.

Begge sykdommene er preget av at symptomene sent oppstår, som vanligvis sees i barndommen, slik at pasientene kan overleve til tidlig voksen alder..

Referanser

  1. British Society of Cell Biology. (n.d.). Hentet 13. april 2020 fra www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
  2. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2004). Cellen: Molekylær tilnærming. Medicinska naklada.
  3. De Duve, C. A. B. P., og Baudhuin, P. (1966). Peroksisomer (mikroorganismer og beslektede partikler). Fysiologiske vurderinger, 46 (2), 323-357.
  4. Encyclopaedia Britannica Editors. (2014). Encyclopaedia Britannica. Hentet 13. april 2020 fra www.britannica.com/science/peroxisome.
  5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, R. T., Reumann, S., & Zolman, B. K. (2012). Planteperoksisomer: biogenese og funksjon. Plantecellen, 24 (6), 2279-2303.
  6. Lazarow, P. B., og Fujiki, Y. (1985). Biogenese av peroksisomer. Årlig gjennomgang av cellebiologi, 1 (1), 489-530.
  7. Roels, F., Baes, M., & Delanghe, S. (red.). (2012). Peroksisomale lidelser og regulering av gener (Vol. 544). Springer Science & Business Media.
  8. Van den Bosch, H., Schutgens, R. B. H., Wanders, R. J. A., & Tager, J. M. (1992). Biokjemi av peroksisomer. Årlig gjennomgang av biokjemiker.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.